軌道車輛車體設計方法及裝置與流程

2023-08-05 23:36:46

本發明涉及一種軌道車輛車體設計方法及裝置，屬於軌道車輛製造領域。

背景技術：

近年來軌道交通事業快速發展，不同線路、不同速度、不同區域以及不同需求需要不同類型的軌道車輛，這就要求設計人員更快的進行軌道車輛車體的設計。但是，現有的軌道車輛車體設計需要在不同的設計軟體中分段獨立設計，只能單向進行，無法進行協同設計，嚴重影響了車體設計的效率。以鋁合金車體為例，其首先需要在AutoCAD繪出車體輪廓，再在繪製好的車體輪廓的基礎上畫出型材斷面，然後將畫好的型材斷面導入三維軟體中進行三維建模。但是，上述從車體輪廓到三維建模的每一步都是不可逆的，也即如果在三維建模的過程中發現需要修改車體輪廓則只能重新進行設計，這極大的增加了設計的難度、降低了設計的效率、延長了設計的時間。

技術實現要素：

本發明提供一種軌道車輛車體設計方法及裝置，以解決現有技術中軌道車輛車體設計方法效率低的技術問題。

第一方面，提供一種軌道車輛車體設計方法，包括以下步驟：根據包括車體寬度、車體高度、車體角度和車體弧度在內的車體輪廓參數生成車體輪廓；在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面；根據包括車頂部位、端牆部位、側牆部位、底架部位的長度在內的車體三維參數在所述車體型材斷面的基礎上生成車體三維模型。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面包括：調整單段型材的長度；所述單段型材包括：圓頂中部型材、第一圓頂型材、第二圓頂型材、車頂邊梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架邊梁、側牆窗上型材、側牆窗間型材、側牆窗下型材、側牆下部型材中的至少一種。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，調整單段型材的長度包括：調整所述單段型材到車體的距離；所述單段型材包括：圓頂中部型材、第一圓頂型材、第二圓頂型材、車頂邊梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架邊梁中的至少一種。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，調整單段型材的長度還包括：調整所述單段型材到軌面的距離；所述單段型材包括：側牆窗上型材、側牆窗間型材、側牆窗下型材、側牆下部型材中的至少一種。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，還包括：根據所述單段型材的型材輪廓的參數、C型槽參數、焊接接頭類型和筋板參數生成相應的單段型材斷面。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，所述型材輪廓的參數包括：內壁厚度、型材寬度、插頭類型及尺寸和過線孔尺寸中的至少一種；所述C型槽參數包括：數量、類型和位置中的至少一種；所述筋板參數包括：數量、厚度和位置中的至少一種。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面還包括：對所述單段型材中的選定結構進行替換，所述單段型材包括車頂邊梁型材。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，還包括：在所述車體三維模型上生成相應的開口；所述開口包括電氣鋁合金框架切口、迴風口、送風口、廢排框切口、門口、手動解鎖安裝孔、窗口中的至少一種。

上述軌道車輛車體設計方法的進一步改進，所述車體輪廓參數還包括：底架邊梁到軌面的高度、底架到軌面的高度、底架邊梁到車體中心的距離、車體高度、車體中心到站臺的距離。

第二方面，提供一種軌道車輛車體設計裝置，用於實現上述軌道車輛車體設計方法，包括：車體輪廓生成模塊，用於根據包括車體寬度、車體高度、車體角度和車體弧度在內的車體輪廓參數生成車體輪廓；車體型材斷面生成模塊，用於在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面；車體三維模型生成模塊，用於根據包括車頂部位、端牆部位、側牆部位、底架部位的長度在內的車體三維參數在所述車體型材斷面的基礎上生成車體三維模型。

本發明提供的軌道車輛車體設計方法及裝置，通過參數化的方法生成車體三維模型，提高了設計的效率，減少了設計時間，節省了設計成本。並且，在設計中無需進行設計軟體的切換，並且在設計的過程中可以隨時通過修改參數的方式對設計內容進行修改，既簡單又方便。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的軌道車輛車體設計方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的車體輪廓示意圖；

圖3為本發明實施例一提供的車體型材斷面示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的單段型材斷面示意圖；

圖5為本發明實施例一提供的車頂邊梁型材示意圖；

圖6為本發明實施例一提供的車體三維模型示意圖；

圖7為本發明實施例二提供的軌道車輛車體設計裝置的結構示意圖。

圖中：

101、車體弧度； 102、車體角度；

103、車體寬度； 104、底架到軌面高度；

105、底架邊梁到軌面高度； 106、底架邊梁到車體中心距離；

107、車體高度； 108、車體中心；

109、軌面； 110、底架；

111、底架邊梁； 112、車體中心到站臺距離；

113、站臺； 114、圓頂中部型材；

115、第一圓頂型材； 116、第二圓頂型材；

117、車頂邊梁型材； 118、地板中部型材；

119、第一地板型材； 120、第二地板型材；

121、側牆窗上型材； 122、側牆窗間型材；

123、側牆窗下型材； 124、側牆下部型材；

125、型材輪廓； 126、C型槽；

127、焊接接頭； 128、筋板；

129、雨簷； 130、車頂部位；

131、端牆部位； 132、側牆部位；

133、底架部位； 134、電氣鋁合金框架切口；

135、迴風口； 136、送風口；

137、廢排框切口； 138、門口；

139、手動解鎖安裝孔； 140、窗口；

201、車體輪廓生成模塊； 202、車體型材斷面生成模塊；

203、車體三維模型生成模塊； 204、開口生成模塊。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明，應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，本發明不局限於下述的具體實施方式。

實施例一

本實施例提供一種軌道車輛車體設計方法，用於直接進行軌道車輛車體的三維模型設計，而無需在多個設計軟體中切換，從而提高了設計效率，簡化了設計操作的難度。

圖1為本實施例提供的軌道車輛車體設計方法流程示意圖；圖2為本實施例提供的車體輪廓示意圖；圖3為本實施例提供的車體型材斷面示意圖；圖4為本實施例提供的單段型材斷面示意圖；圖5為本實施例提供的車頂邊梁型材示意圖；圖6為本實施例提供的車體三維模型示意圖。

如圖1所示，本實施例提供軌道車輛車體設計方法，包括以下步驟：

S101、根據包括車體寬度、車體高度、車體角度和車體弧度在內的車體輪廓參數生成車體輪廓。

具體的，車體輪廓參數可以通過用戶輸入，或者從存儲數據中直接讀取。例如，如圖2所示，通過包括車體寬度103、車體高度107、車體角度102和車體弧度101在內的車體輪廓參數就可以得到一個初步的車體輪廓，從而可以減少設計人員繪製車體輪廓的時間，提高設計的效率，節省設計成本。

進一步，車體輪廓參數還可以包括底架邊梁到軌面的高度105、底架到軌面的高度104、底架邊梁到車體中心的距離106、車體中心到站臺的距離112，其中，圖2中還示出了底架110和站臺113。隨著車體輪廓參數內容的增多，生成的車體輪廓細節也越來越豐富，也就越來越符合最終成品的要求，需要設計人員進行修改或者調整的特徵也會逐漸減小，從而可以極大的提高車體輪廓的設計效率以節省車體的設計時間和設計成本。

當然，可以理解的是，車體輪廓在生成時也包含對線條的幾何約束關係，例如對於線與線之間的平行關係的約束，線與圓弧之間相切關係的約束，以及圓弧與圓弧之間相切關係的約束等，從而獲得更加符合設計要求的車體輪廓細節以減少後續調整或者加工的工作量，以降低設計人員的勞動強度。

S102、在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面。

具體的，可以通過現有的方法來生成車體型材斷面，比如，直接繪製。優選地，可以首先調整單段型材的長度；所述單段型材包括：圓頂中部型材114、第一圓頂型材115、第二圓頂型材116、車頂邊梁型材117、地板中部型材118、第一地板型材119、第二地板型材120、底架邊梁111、側牆窗上型材121、側牆窗間型材122、側牆窗下型材123、側牆下部型材124中的至少一種。

具體的，如圖3所示，調整單段型材的長度可以通過設計人員生動調整的方式進行。優選地，通過調整所述單段型材到車體中心或軌面的距離來調整單段型材的長度。具體來說，可以通過調整圓頂中部型材114、第一圓頂型材115、第二圓頂型材116、車頂邊梁型材117、地板中部型材118、第一地板型材119、第二地板型材120、底架邊梁111到車體中心108的距離；也可以通過調整側牆窗上型材121、側牆窗間型材122、側牆窗下型材123、側牆下部型材124到軌面109的距離；還可以通過同時調整上述不同單段型材到車體中心的距離以及不同單段型材到軌面的距離來調整單段型材的長度。而且，通過調整各單段型材到車體中心108或軌面109的距離來調整各單段型材的長度由於各單段型材之間有相應的幾何約束關係，從而可以避免對每一個單段型材都必須單獨進行調整的弊端，也即通過本實施例的方法可以同時調整相鄰的兩段或多段型材長度，調整質量更為直觀準確。

其次，根據單段型材的型材輪廓的參數、C型槽參數、焊接接頭類型和筋板參數生成相應的單段型材斷面。

具體的，如圖4所示，型材輪廓125的參數可以包括：內壁厚度、型材寬度、插頭類型及尺寸和過線孔尺寸中的至少一種。此外，在某些車體設計中，型材輪廓的參數還可以包括其他不屬於C型槽、焊接接頭、筋板的特徵參數。當然，優選地，型材輪廓125的參數包括上述所有內容，從而可以避免通過型材輪廓125的參數生成型材輪廓125後還需要對型材輪廓125進行大量的調整和修訂，從而提高設計效率，節省設計時間和設計成本。

C型槽可以包括：數量、類型、位置中的至少一種。此外，由於軌道車輛上使用的C型槽類型比較固定，因此，還可以直接將C型槽建模以後進行儲存，從而在生成單段型材斷面時直接按照需要從模型庫中調取相應類型的C型槽126即可，這樣可以簡化參數的輸入量，提高設計的效率，並節省設計的時間，而且還能提高設計的質量。當然，如果需要新的C型槽126，也可以重新使用參數建立一個新的C型槽模型，並且還可以將新建立的C型槽模型存儲在模型庫中以備下一次設計時使用。這樣隨著設計數量的增加，模型庫中C型槽126的數量也在增加，能夠直接調取的C型槽126越來越多，從而可以避免過多的重複設計，提高設計效率。總的來說，就是通過C型槽126參數建立C型槽126的步驟包括：新建C型槽模型，調取C型槽模型和存儲C型槽模型。

焊接接頭127的類型可以包括A型焊接接頭、B型焊接接和攪拌摩擦焊接接頭中的至少一種。

筋板128要是用於保證車體強度、降低車體型材的重量、保證C型槽位置承載強度等。筋板128的參數可以包括數量、厚度和位置中的至少一種。具體在通過筋板參數生成筋板時可以首先建立筋板模型再使用該筋板模型，當然也包括將該筋板模型存儲在模型庫中以備以後的設計時使用；也可以直接從模型庫中調取已有的筋板模型使用。需要說明的是新建筋板模型非常適用於需要對型材進行增強而需要單獨添加筋板的情形。更具體的，現在軌道車輛的筋板128主要的排布方式有三角形、矩形或者梯形。在實際生成筋板128時，為了簡化生成操作的流程和難度，可以先按照梯形結構將筋板均勻排布在型材的型腔中，每兩段型材做為一個周期，為每段型材預設八個周期筋板，並且將筋板128的周期數量、位置設置成可輸入或者可獲取的參數。將上述通過參數化定義的梯形排布的筋板特徵內嵌到型材特徵的自由排布方式中，通過將自由排布方式參數化即可實現三角形、矩形等其他排布方式。

再次，對選定的單段型材進行替換，所述單段型材包括車頂邊梁型材。

具體的，如圖5所示，由於一些單段型材中存在特殊結構，而在生成單段型材的同時通過參數化來同時創建這些特殊結構非常的困難，例如車頂邊梁的雨簷129的結構會隨著不同的車體發生很大變化。因此，可以單獨創建這些特殊結構的型材，然後替換掉單段型材中生成的相應結構的型材。例如，可以在每次創建這些特殊結構的型材模型時將其存儲在模型庫中，從而在下次需要使用時從模型庫中直接調用以減少重複設計，進而提高設計效率、節省設計時間並降低設計成本。

當然，上述調整單段型材長度、生成單段型材斷面以及對選定的單段型材進行替換的順序並不是必要的限制，在實際設計軌道車輛車體的過程中可以根據實際需要對順序進行必要調整，這也應該視為在本申請的保護範圍以內。

S103、根據包括車頂部位130、端牆部位131、側牆部位132、底架部位133的長度在內的車體三維參數在所述車體型材斷面的基礎上生成車體三維模型。

具體的，如圖6所示，在車體輪廓及車體型材斷面設計完成後，利用車體型材斷面通過控制側牆部位132、車頂部位130、底架部位133、端牆部位131的長度作為參數從而生成車體的三維模型。當然，在具體控制時，還可以同時控制車體中的其他組件。以上創建過程和方法可以直接使用現有的設計方法，在此，不做過多的贅述，本領域技術人員可以參照現有的方法進行。

本實施例的軌道車輛車體設計方法，通過參數化的方法生成車體三維模型，提高了設計的效率，減少了設計時間，節省了設計成本。並且，在設計中無需進行設計軟體的切換，並且在設計的過程中可以隨時通過修改參數的方式對設計內容進行修改，既簡單又方便。

進一步，還可以包括以下步驟：

S104、在所述車體三維模型上生成相應的開口；所述開口包括電氣鋁合金框架切口、迴風口、送風口、廢排框切口、門口、手動解鎖安裝孔、窗口中的至少一種。

具體的，可以利用現有技術中的設計方法在車體三維模型中設計出電氣鋁合金框架切口134、迴風口135、送風口136、廢排框切口137、門口138、手動解鎖安裝孔139、窗口140，當然還可以包括座椅孔、套筒安裝孔、水管安裝座開孔、底架方孔、廢排孔、雙層圓孔、蹲便衛生間孔、多邊形孔加工等以及它們的設置位置。當然，上述過程也可以通過參數化的方式實現，而且還可以將創建好的各種模型存儲到模型庫中以備以後調用，或者還可以通過將之前設計好的相應模型從模型庫中調出並直接應用到已經生成的車體三維模型上從而減少設計時間，提高設計效率。

實施例二

本實施例提供一種軌道車輛車體設計裝置，用於直接進行軌道車輛車體的三維模型設計，而無需在多個設計軟體中切換，從而提高了設計效率，簡化了設計操作的難度。圖7為本實施例提供的軌道車輛車體設計裝置結構示意圖。

如圖7所示，本實施例提供的車輛車體設計裝置，用於實現上述軌道車輛車體設計方法，包括：

車體輪廓生成模塊201，用於根據包括車體寬度、車體高度、車體角度和車體弧度在內的車體輪廓參數生成車體輪廓；

車體型材斷面生成模塊202，用於在所述車體輪廓的基礎上生成車體型材斷面；

車體三維模型生成模塊203，用於根據包括車頂部位、端牆部位、側牆部位、底架部位的長度在內的車體三維參數在所述車體型材斷面的基礎上生成車體三維模型。

具體的，軌道車輛車體設計裝置可以整體上是一個軟體程序，這個軟體程序可以是安裝在計算機或者是存儲在伺服器上，也可以是固化在一個可讀存儲介質上，例如U盤或者光碟。當然，上述軌道車輛車體裝置中的車體輪廓生成模塊201、車體型材斷面生成模塊202和車體三維模型生成模塊203也可以各自是一個完整的子程序，從而可以將這三個模塊分別進行存放或者提供給使用者，其存儲方式可以是可讀存儲介質或者是伺服器。

本實施例的軌道車輛車體設計裝置，通過參數化的方法生成車體三維模型，提高了設計的效率，減少了設計時間，節省了設計成本。並且，在設計中無需進行設計軟體的切換，並且在設計的過程中可以隨時通過修改參數的方式對設計內容進行修改，既簡單又便於使用和攜帶。

進一步，車體型材斷面生成模塊可以包括：

單段型材長度調整子模塊，用於調整單段型材的長度；所述單段型材包括：圓頂中部型材、第一圓頂型材、第二圓頂型材、車頂邊梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架邊梁、側牆窗上型材、側牆窗間型材、側牆窗下型材、側牆下部型材中的至少一種。具體的，調整單段型材的長度包括：調整所述單段型材到車體的距離，或調整所述單段型材到軌面的距離，當然，也可以同時調整單段型材到車體和軌面的距離。更具體的，是調整圓頂中部型材、第一圓頂型材、第二圓頂型材、車頂邊梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架邊梁到車體的距離，側牆窗上型材、側牆窗間型材、側牆窗下型材、側牆下部型材到軌面的距離。

單段型材斷面生成子模塊，用於根據所述單段型材的型材輪廓參數、C型槽參數、焊接接頭類型和筋板參數生成相應的單段型材斷面。其中，所述型材輪廓參數包括：內壁厚度、型材寬度、插頭類型及尺寸和過線孔尺寸中的至少一種；所述C型槽參數包括：數量、類型和位置中的至少一種；所述焊接接頭類型包括：A型焊接接頭、B型焊接接和攪拌摩擦焊接接頭中的至少一種；所述筋板參數包括：數量、厚度和位置中的至少一種。

特殊結構替換子模塊，用於對所述單段型材中的選定結構進行替換，所述單段型材包括車頂邊梁型材。

更進一步，該軌道車輛車體設計裝置還包括：

開口生成模塊204，用於在所述車體三維模型上生成相應的開口；所述開口包括電氣鋁合金框架切口、迴風口、送風口、廢排框切口、門口、手動解鎖安裝孔、窗口中的至少一種。

最後應說明的是：以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；儘管參照前述實施方式對本發明已經進行了詳細的說明，但本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施方式所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施方式技術方案的範圍。